dr emőd istván - bmegjt.bme.hu/sites/default/files/kj13.pdf3/9 az útdeformáció okozta...
TRANSCRIPT
2003.03.13. Dr. Emőd István BME Gépjárművek tanszék 3/1
JJáármrműűmechanikamechanikaDr Emőd István
2003.03.13. Dr. Emőd István BME Gépjárművek tanszék 3/2
HosszdinamikaHosszdinamikaTeljesítmény- és energiaigény
a legyőzendő menetellenállásokhatározzák meg. Ezek:állandósult állapotban:
a gördülési ellenállása légellenállásaz emelkedési ellenálláskanyarulati ellenállás
instacioner üzemben: gyorsítási ellenállásegyenesvonalú gyorsulás és lassulásforgó alkatrészek gyorsulása és lassulása
2003.03.13. Dr. Emőd István BME Gépjárművek tanszék 3/3
A kerA keréék gk göördrdüülléési si ellenellenáálllláásasa
A gumiabroncs okozta ellenállásbelső gumisúrlódás (hajtogatás) súrlódás az útfelületenlégellenállás
Az útfelület okozta ellenállásútegyenlőtlenségekútdeformációnedvesség (víz) az úton
A ferdénfutás okozta ellenállás
R
RR G
Ff =
2003.03.13. Dr. Emőd István BME Gépjárművek tanszék 3/4
BelsBelsőő gumisgumisúúrlrlóóddáás s (hajtogat(hajtogatáás)s)
A modul elemi csillapítóinak csillapítási munkái hővé alakulnak. Ebből:
útmunkasicsillapítáFRbs =
Kb. 45 m/s sebesség felett a belső súrlódás gyorsan emelkedik. Ennek oka: a gumiabroncs benyomódás által gerjesztett hullámzása
2003.03.13. Dr. Emőd István BME Gépjárművek tanszék 3/5
SSúúrlrlóóddáás az s az úútfeltfelüületenletenA belapuló gumiabroncs sugara R-ről R-∆R-re csökken, majd újra R-re nő. Mivel a gumiabroncs szögsebessége állandó, kerületi sebessége változik. Az út és a gumiabroncs között relatív sebességkülönbség lép fel.
R-∆
R
LégellenállásLégellenállásA jármű légellenállásához
szokás számítani
2003.03.13. Dr. Emőd István BME Gépjárművek tanszék 3/6
A gumiabroncsA gumiabroncs--ellenellenáálllláássGumiabroncsellenállás
0
50
100
150
0 15 30 45 60v, m/s
N
Belső ellenállásÚtsúrlódásLégellenállás
A gumiabroncsellenállásösszetevői
A gördülési ellenállás tényezője
00,010,020,030,040,05
0 15 30 45 60v, m/s
f diagonál
radiál
Keréknyomás és- terhelés hatása
0
0,01
0,02
0,03
1000 3000 5000
kerékterhelés, N
görd
ülés
i el
lená
llás p=1,5 bar
p=2 barp=2,5 barp=3 bar
2003.03.13. Dr. Emőd István BME Gépjárművek tanszék 3/7
Az Az úútfeltfelüület okozta ellenlet okozta ellenáállllááss
ÚtegyenlőtlenségekÚtegyenlőtlenségeken való áthajtáskor a
kerék ki-be rugózik, a lengéscsillapító által elnyelt ∆W munka a megtett úton járulékos menetellenállást okoz.
A belső gumisúrlódás is megnő egyidejűleg.
sW
Fút∑∆
=
2003.03.13. Dr. Emőd István BME Gépjárművek tanszék 3/8
ÚÚtdeformtdeformáácicióó
Fúd
FG
oldalfalsúrlódás
Két részből tevődik össze:A kerék mindig „emelkedőre” megyA gumiabroncs oldalfala súrlódik a
talajhoz
2003.03.13. Dr. Emőd István BME Gépjárművek tanszék 3/9
Az útdeformáció okozta ellenállás kisebb gumiabroncsnyomásnál kisebb
Viz
es s
zánt
óföl
dtalajnyomószilárdság, N/cm2gö
rdül
ési e
llená
llás
tény
ező,
f
0
0,1
0,2 0,5 bar
1,5
Szá
raz,
laza
ho
mok
, víz
, ag
yag
0,3 3,0
Föld
út
Szá
raz
szán
tófö
ld
10060 80 120
2003.03.13. Dr. Emőd István BME Gépjárművek tanszék 3/10
Vizes Vizes úútptpáályalyaVízzel borított úton a keréknek a
vízrétegen áthatolva kell létrehoznia a kapcsolatot az útpályával.
átmenet
vízréteg
közelítés érintkezés
2003.03.13. Dr. Emőd István BME Gépjárművek tanszék 3/11
VVíízkiszorzkiszorííttáássA víz kiszorítása torlónyomást okoz
(Bernoulli), mely egyrészt növeli a menetellenállást, másrészt emeli a kocsit (aqua planing). A víz okozta menet-ellenállás-többlet:
⋅⋅⋅⋅= 2
21 vbhFvíz ρ
v = jáműsebesség
ρ = vízsűrűség
h = vízréteg-magasság
b = abroncsszélesség
2003.03.13. Dr. Emőd István BME Gépjárművek tanszék 3/12
VVíízrzrééteg okozta menetellenteg okozta menetellenáállllááss--ttööbbletbblet
20 30 40 50100sebesség, km/h
0.02
0.03
0.04
0.05
0.01
több
lete
llená
llás∆f
0.2 mm
1 mm
2 mm
h=
A 2 mm-es vízrétegnél az ellenállás-növekedés megszűnése a vízrefutás (aqua planing) kezdetére utal
2003.03.13. Dr. Emőd István BME Gépjárművek tanszék 3/13
A A ferdferdéénfutnfutááss okozta ellenokozta ellenáállllááss
halad
ási ir
ány
gördülési ellenállás
oldalerő
αα
cossin⋅
+⋅
R
s
FF
δHa ferdénfutás van, az FRgörülési ellenállás FR·cosδ−ra csökken, de az oldalerő-ből Fs·sinδ többlet adódik.
Ez a többlet a ferdefutási szög négyzetével arányos.
00,010,020,030,040,050,06
0 1 2 3 4 5
ferdefutási szög °
ferd
efut
ási
több
let
2003.03.13. Dr. Emőd István BME Gépjárművek tanszék 3/14
GGöördrdüülléési ellensi ellenáálllláások jellemzsok jellemzőőalakulalakuláása sa (radi(radiáál gumiabroncs)l gumiabroncs)
0
0,01
0,02
0,03
0,04
0,05
10 20 30 40 50sebesség, km/h
görd
ülés
i elle
nállá
s, f útegyenlőtlenség
gumiabroncs
kerék-összetartás
1 mm-es vízréteg
2003.03.13. Dr. Emőd István BME Gépjárművek tanszék 3/15
GGöördrdüülléési ellensi ellenáálllláás s éértrtéékeke
0,003Vasúti jármű
0,006…0,012Haszonjármű
0,010…0,020Személygépkocsi
0,010…0,020Motorkerékpár
0,002…0,006Kerékpár
fRJármű
2003.03.13. Dr. Emőd István BME Gépjárművek tanszék 3/16
GGöördrdüülléési ellensi ellenáálllláás s kküüllöönbnböözzőő utakonutakon
0,01…0,020,02…0,03
0,03…0,040,045
0,005…0,150,15…0,3
jóminőségű aszfalt, betonhengerelt kemény zúzalék, hullámos aszfalt, kockakőmakadámjó földútközepes, rossz földúthomok
fRÚtfelület, talaj
2003.03.13. Dr. Emőd István BME Gépjárművek tanszék 3/17
A lA léégellengellenáálllláássa sebesség négyzetével arányos
2
2vAcF wL ⋅⋅⋅=
ρ
cw a légellenállási tényező
tárcsa félgömb áramvonalidomcw=1,1 cw=1,0 cw=0,05
2003.03.13. Dr. Emőd István BME Gépjárművek tanszék 3/18
A lA léégellengellenáálllláás s öösszetevsszetevőőiitorlónyomásból származó légellenállása felületre ható normálerők eredőjeindukált ellenállása menetirányra merőleges áramlások okozzákfelületsurlódási ellenállás 3…30 %a felületminőségétől függbelső ellenállás 2…11 %motorhűtés, utastérszellőzés
2003.03.13. Dr. Emőd István BME Gépjárművek tanszék 3/19
A lA léégellengellenáálllláás css csöökkenkkenéésese
2003.03.13. Dr. Emőd István BME Gépjárművek tanszék 3/20
A lA léégellengellenáálllláási tsi téényeznyezőő éértrtéékeikei
tehergépkocsi 0,6…1,0pl. konténerszállító nyerges 0,85ugyanaz légterelővel 0,6autóbusz 0,5…0,8személygépkocsi, pl.
Golf I. (1974) 0,42Golf II. (1983) 0,34
Golf III. (1991) 0,32Golf IV. (1997) 0,31
2003.03.13. Dr. Emőd István BME Gépjárművek tanszék 3/21
Kors
zer
Kors
zer űű
szem
szem
éé lyglyg
éé pko
csik
pkoc
sik
ll éé gell
enge
llen áá
llll áásasa
0,200,670,30Forma 1 versenyautó0,601,910,31Porsche 959 (B)
0,30Porsche 911 Carrera0,31Porsche Boxster
0,6541,850,33Opel Astra Caravan0,5932,110,31Opel Astra 4 ajtós0,6112,040,29Mercedes SLK0,5811,940,30Mercedes A0,6242,310,27Mercedes S0,5772,060,28BMW 318i0,5642,090,27BMW 318i (Sport)0,7202,000,36AUDI TT Roadster0,6802,000,34Audi TT Coupé
0,33Audi A60,6392,060,31Alfa Romeo 156Cw·AAcw
2003.03.13. Dr. Emőd István BME Gépjárművek tanszék 3/22
EmelkedEmelkedéési ellensi ellenáállllááss
Követelményekszemélygépkocsi 35…45 %tehergépkocsi 25…30 %terepjárók
(összkerékhajtás) 50…60 %lánctalpas járművek 100 %
2003.03.13. Dr. Emőd István BME Gépjárművek tanszék 3/23
ÁÁllandllandóó menetellenmenetellenáálllláások sok diagramjadiagramja
0 2 0 4 0 6 0 8 0 1 0 0 1 2 0 1 4 0 v , k m /h
1
2
3
4
0 %5 %
1 0 %
1 5 %
2 0 %
2 5 %
v o n ó e rő , x 1 0 0 0 N
gördülésiellenállás
légellenállás
emelkedési ellenállás
αα sin⋅=gGF
2003.03.13. Dr. Emőd István BME Gépjárművek tanszék 3/24
A motor A motor éés s éés a s a menetellenmenetellenáálllláások illesztsok illesztéése se
0 1000 2000 3000 4000 5000 n, 1/min
10
20
30
40
motorteljesítmény, kW
0 20 40 60 80 100 120 140 v, km/h
menetellenállások teljesítményigénye, kW
20
30
40
10
0 %
2003.03.13. Dr. Emőd István BME Gépjárművek tanszék 3/25
A A menetteljesmenetteljesííttmméényny--diagramdiagramkeletkezkeletkezéésese
2003.03.13. Dr. Emőd István BME Gépjárművek tanszék 3/26
VonVonóóererőő-- éés s menetellenmenetellenáállllááss--diagramdiagram
0 20 40 60 80 100 120 140 v, km/h
1
2
3
4
0 %5 %
10 %
15 %
20 %
25 %
II.
I.
III. IV.
vonóerő, x1000 N
II.III.IV.
2003.03.13. Dr. Emőd István BME Gépjárművek tanszék 3/27
MenetteljesMenetteljesíítmtméényny--diagramdiagram
0 20 40 60 80 100 120 140 v, km/h
10
20
30
400 %5 %10 %15 %
20 %
25 %
II.I. III.IV.
teljesítmény, kW
II.III.IV.
2003.03.13. Dr. Emőd István BME Gépjárművek tanszék 3/28
GyorsGyorsííttáási ellensi ellenáálllláás I.s I.
rkö
ωm
ωk
ω
ωηη
ω
ωω
ω
drdvdtdk
rFkF
dtdkr
rF
dtdkr
dtdra
rm
amFilldtdM
dtdv
gGamF
keáö
mmeáömk
kö
mm
kö
mm
mmred
mmredmm
mm
lin
⋅=
⋅⋅⋅Θ
=⋅⋅=
⋅⋅⋅Θ
=
⋅⋅=⋅=
Θ=
⋅=⋅Θ=
⋅=⋅=
2
2
2
.
[ ] δσσ
η
η
⋅⋅=⋅++⋅=
=
⋅⋅
Θ⋅+
Θ⋅+⋅=
=⋅⋅⋅Θ
+⋅Θ
+⋅=
=++=∑
amkdtdv
gG
krG
grG
gdtdv
gG
dtdvk
rdtdv
rdtdv
gG
FFFF
ö
eáömk
eáömk
mkklin
221
222
222
1
1Fm=a motorgyorsításhoz szükséges erő
Fmk= a motorral együttforgó tömegek gyorsításhoz szükséges erő a kerék kerületén
Fk= a kerékkel együttforgó tömegek gyorsításához szükséges erő a kerék kerületén
2003.03.13. Dr. Emőd István BME Gépjárművek tanszék 3/29
GyorsGyorsííttáási ellensi ellenáálllláás II.s II.egyenes vonalú és a forgó részek gyorsításához szükséges erő
δ⋅⋅= amFA(δ = tehetetlenségi tényező)
δ --
1,03
1,061,061,06
1,081,081,08
1,161,141,18
1,461,371,61
VW bogárBMW 2800DB busz
V.IV.III.II.I.Fokozat
2003.03.13. Dr. Emőd István BME Gépjárművek tanszék 3/30
ÁÁtlagos gyorsultlagos gyorsuláások, m/ssok, m/s22
Sebességtartomány, km/h
Járműkategória
--0,30,82,033 kW, 930 kg
-0,50,91,53,255 kW, 1040 kg
0,40,71,11,63,375 kW, 1270 kg
0,71,11,42,23,7110 kW, 1430 kg
140-160
120-140
100-120
60-1000-60
2003.03.13. Dr. Emőd István BME Gépjárművek tanszék 3/31
A jA jáármrműű mozgmozgáásegyenletesegyenlete
( )
rkMFHajtóerő
agGFFllásÖsszellená
fGFFfajlagosan
fGGGfFFFásÚtellenáll
eáömot
L
RR
RR
FAFFLFRF
η
δ
ααψ
αααα
ψ
α
αψ
α
⋅⋅=
⋅⋅++
+⋅=+
=
+⋅⋅=⋅+⋅⋅=+=
=+++
:
?
sincos:
sincossincos:
Dinamikai tényező: a légellenállással csökkentett fajlagos hajtóerő
D
v
FL/G
y
F/G
( )δ
ψ
δψψ
gDdtdvgyorsulásA
dtdv
gGFF
GFFD AL
⋅−=
⋅+=+
=−
=
2003.03.13. Dr. Emőd István BME Gépjárművek tanszék 3/32
GyorsulGyorsuláásdiagramsdiagram
0 20 40 60 80 100 120 140 v, km/h
1
2
3
4
II.I.
III. IV.
gyorsulás, m/s2
( )δ
ψ gDdtdv
⋅−=